JP2015140897A

JP2015140897A - 車両の自動変速制御装置

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Publication number: JP2015140897A
Application number: JP2014015275A
Authority: JP
Inventors: 利和芳賀; Toshikazu Haga
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2015-08-03

Abstract

【課題】クラッチが切断不能な非常状態に変速動作を可能として、スタータモータにより車両を脱出させる。【解決手段】車両の自動変速制御装置は、スタータモータ１１ｂにより駆動可能な内燃機関１１にクラッチ１６を介して機械式変速機２１が接続され、クラッチ１６を切断した状態で機械式変速機２１の変速動作を行わせる変速制御手段２２を備える。非常用強制変速スイッチ３６が設けられ、非常用強制変速スイッチ３６が入れられているときに変速制御手段２２はクラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れを行わせることを特徴とする。クラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れを行わせる要件として、内燃機関１１が停止中であることを含み、そのギヤ入れが行われると注意を喚起する注意喚起手段３８を更に備える。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関にクラッチを介して接続された機械式変速機を制御する車両の自動変速制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の駆動力により走行する車両には、その内燃機関を始動するスタータモータが設けられ、そのスタータモータを制御するスタータ制御装置が設けられる。この従来のスタータ制御装置には、内燃機関の始動時に不用意に車両が発進することを防止するために、内燃機関の動力が車輪に伝達されない状態にあるときにのみ内燃機関の始動が可能なように構成される。即ち、スタータ始動時に変速機のギヤ位置がニュートラル位置以外の位置、又はクラッチが切断されていないときには、運転者がキースイッチをスタータ位置に操作しても、スタータモータを駆動させないようにしている。

しかし、この要件を厳格に適用すると、停止してはいけない場所、例えば、踏切内において突然内燃機関が停止してしまった場合に、変速機のギヤをロー位置に入れてクラッチを接続してドライブ状態とし、キースイッチを回してスタータモータを作動させて、車両を応急的に脱出させることができないという問題がある。

この点を解消するために、キースイッチと別に非常スイッチを設け、停止してはいけない場所で停止してしまったときに、その非常スイッチが入れられるとスタータモータを作動可能とするスタータ制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより運転者は、内燃機関の動力が車輪に伝達されるドライブ状態であっても、非常スイッチを入れることによりキースイッチによりスタータモータを作動させることが可能になり、車両を停止した場所から脱出させることが可能になるとしている。

一方、トラックなど商用車においては、自動変速装置を搭載するものが多く見られる。このような自動変速装置として、機械的なクラッチと歯車式の機械式変速機を用い、これらの作動状態を検出する各種センサとこれらを駆動するアクチュエータを設けたものが知られている。このような車両の機械式変速機を制御する自動変速制御装置では、運転者の操作力で手動変速するのでなく、各種センサの検出信号に基づいてアクチュエータを制御し、所定の変速マップに従って、クラッチを切断した状態でギヤ抜きやセレクト動作及びギヤ入れを行って、機械式変速機におけるシフトアップ又はシフトダウンの変速制御を行うようにしている。

特開平１１−２４７７４５号公報

しかし、上記従来の車両の自動変速制御装置では、クラッチを切断した状態で機械式変速機における変速動作を行うので、何らかの原因でクラッチが切断不能な状況になると、変速動作が行われなくなる。このようにクラッチが切断不能な状況において、停止してはいけない場所、例えば、踏切内において突然に内燃機関が停止してしまった場合には、変速機のギヤをロー位置に入れることができなくなる。すると、キースイッチを回してスタータモータを作動させたとしても、その動力を車輪に伝達することができずに、車両を脱出させることができないという、未だ解決すべき課題が残存していた。

本発明の目的は、クラッチが切断不能な非常状態に変速動作を可能として、スタータモータにより車両を脱出させ得る車両の自動変速制御装置を提供することにある。

本発明は、スタータモータにより駆動可能な内燃機関にクラッチを介して機械式変速機が接続され、クラッチを切断した状態で機械式変速機の変速動作を行わせる変速制御手段を備えた車両の自動変速制御装置の改良である。

その特徴ある構成は、非常用強制変速スイッチが設けられ、非常用強制変速スイッチが入れられているときに変速制御手段はクラッチを切断すること無く機械式変速機のギヤ入れを行わせるところにある。

この車両の自動変速制御装置では、クラッチを切断すること無く機械式変速機のギヤ入れを行わせる要件として、内燃機関が停止中であることを含むことが好ましく、非常用強制変速スイッチが入れられて内燃機関が停止中にクラッチを切断すること無く機械式変速機のギヤ入れが行われると注意を喚起する注意喚起手段を更に備えることもできる。

本発明の車両の自動変速制御装置では、非常用強制変速スイッチが入れられているときに、クラッチを切断すること無く機械式変速機のギヤ入れを行わせるようにしたので、何らかの原因でクラッチが切断不能な状況になったとしても、非常用強制変速スイッチを入れることによりギヤ入れが可能になる。このため、停止してはいけない場所、例えば、踏切内において突然にクラッチが切断不能な状況になってしまった場合であっても、非常用強制変速スイッチを入れることにより、変速機のギヤをロー位置に入れることができる。そして、その後、キースイッチを回してスタータモータを作動させることにより駆動輪を回転させて、車両を脱出させることができる。

ここで、内燃機関が稼働中に非常用強制変速スイッチが入れられると、クラッチ切断の有無にかかわらず機械式変速機のギヤ入れが行われることになる。このため、クラッチが接続された状態でギヤ入れが行われると、そのギヤ入れが完了した時点で直ちに内燃機関の駆動力が駆動輪に伝達されることになる。

よって、クラッチを切断すること無く機械式変速機のギヤ入れを行わせる要件として、内燃機関が停止中であることを含むようであれば、内燃機関が稼働中にギヤ入れが行われることによる車両の不意な飛び出しを防止することができる。

そして、非常用強制変速スイッチが入れられて内燃機関が停止中にクラッチを切断すること無く機械式変速機のギヤ入れが行われると注意を喚起する注意喚起手段を更に備えれば、スタータモータを作動させると同時に車両が走行することに関する注意を運転者に喚起することができる。

本発明実施形態の車両の自動変速制御装置の構成図である。その自動変速制御装置の動作を示すフローチャートである。その注意喚起手段の動作を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、車両１０には、内燃機関１１が設けられる。内燃機関１１は、ガソリン、軽油、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)、ＬＰＧ(Liquefied Petroleum Gas)、又は代替燃料等を内部で燃焼させて、クランク軸を回転させる動力を発生させるものである。図１には、軽油を内部で燃焼させるディーゼルエンジン１１を示す。

また、この車両１０には、内燃機関１１を制御するエンジンＥＣＵ１２が設けられる。このエンジンＥＣＵ１２からは内燃機関１１における燃料噴射装置１１ａにその制御出力が接続される。また、車両１０には、アクセルペダル１３の踏み込み量を検出するアクセルセンサ１４と内燃機関１１における回転速度を検出する回転センサ１５が設けられ、これらの検出出力はエンジンＥＣＵ１２に接続される。エンジンＥＣＵ１２は、運転者がアクセルペダル１３を踏み込んで車両１０を走行させる時に、内燃機関１１に供給される燃料流量をアクセルペダル１３の踏み込み量に応じて増減させ、内燃機関１１の回転を所望の回転に維持させるように構成される。

また、車両１０には、この内燃機関１１にクラッチ１６を介して接続された機械式変速機２１が設けられる。クラッチ１６は、図１の左側にある内燃機関１１のクランク軸に結合されて、そのクランク軸とともに回転するフライホイール１６ａと、そのフライホイール１６ａに対向配置されて変速機２１の回転軸と一体的に回転するクラッチディスク１６ｂを備える。そして、クラッチ１６にはクラッチレバー１６ｃが設けられ、このクラッチレバー１６ｃをクラッチブースタ１８が傾動可能に構成される。クラッチブースタ１８はクラッチアクチュエータ１９により制御される油圧によりそのロッド１８ａを出没させてクラッチレバー１６ｃを動かすものを例示する。

クラッチアクチュエータ１９は変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２からの電気信号により制御され、クラッチ１６は、内燃機関１１により発生する動力を機械式変速機２１に伝達可能に構成される。そして、内燃機関１１からの動力が機械式変速機２１に伝達されると、その動力はこの機械式変速機２１を介してプロペラシャフト２３に伝達し、プロペラシャフト２３の回転により駆動車輪２４を回転させて、車両１０を走行させるように構成される。

即ち、クラッチ１６は、変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２の制御によって、内燃機関１１のクランク軸と変速機２１の回転軸とを機械的に接続することにより、内燃機関１１の軸出力を変速機２１に伝達したり、又は、内燃機関１１のクランク軸と変速機２１の回転軸との機械的な接続を切断することにより、内燃機関１１のクランク軸と、変速機２１の回転軸とが互いに異なる回転速度で回転できるようにするものである。

内燃機関１１の出力を駆動車輪２４に伝達する変速機２１は、変速制御ＥＣＵ２２により制御される機械式の自動変速機２１である。車両１０には、変速用操作桿２６の位置を検出するレンジセンサ２７が設けられ、この検出出力は、変速制御ＥＣＵ２２の制御入力に接続される。操作桿２６は、車両１０を駐車させるＰ（パーキング）位置と、車両１０を後退させるＲ（リバース）位置と、内燃機関１１の動力を変速機２１に伝達させないＮ（ニュートラル）位置と、内燃機関１１の動力を変速機２１に伝達させて車両１０を走行させるＤ（ドライブ）位置等に移動可能に構成される。そして、変速制御ＥＣＵ２２は、その操作桿２６の位置に基づいて機械式変速機２１を変速制御するように構成される。

図示しないが、機械式変速機２１は、内燃機関１１のクランク軸に連結されたインプットシャフトと、そのインプットシャフトに同軸に設けられたアウトプットシャフトと、そのアウトプットシャフトの周囲で空転する複数のドリブンギヤとを備える。アウトプットシャフトの下方には、インプットシャフトとともに回転するカウンタシャフトが設けられ、カウンタシャフトにはドライブギヤが一体的に形成される。ドライブギヤはドリブンギヤと常時噛み合っており、各ドリブンギヤのそれぞれの間のアウトプットシャフトには、円盤状のシンクロナイザハブがそれぞれ一体的に設けられる。その複数のシンクロナイザハブの外周には、複数の結合スリーブが摺動可能に設けられる。そして、結合スリーブが隣接するドリブンギヤに係合していない状態がギヤ抜き状態であり、そのギヤ抜き状態から、結合スリーブが軸方向に移動して隣接するドリブンギヤに係合すると、カウンタシャフトとアウトプットシャフトは連結され、これによりギヤ入れは完了することになる。このようにギヤ入れが完了すると、インプットシャフトの回転がカウンタシャフトを介してアウトプットシャフトに伝達されることになる。

この車両１０には、機械式変速機２１の段位を検出する段位検出手段であるギヤ位置センサ２８と、クラッチ１６の接断状態を検出するクラッチセンサ２９が設けられ、これらの検出出力も変速制御ＥＣＵ２２の制御入力に接続される。また、この変速制御ＥＣＵ２２と上述したエンジンＥＣＵ１２は、図示しない他の機器と共にＣＡＮ（Controller Area Network）３１を介して連結されて互いに交信可能に構成され、この変速制御ＥＣＵ２２には、エンジンＥＣＵ１２を介して内燃機関１１の回転速度情報等も入力可能に構成される。

そして、操作桿２６がＮ（ニュートラル）位置であることをレンジセンサ２７が検出すると、変速制御ＥＣＵ２２は、機械式変速機２１の図示しない結合スリーブを係合していたドリブンギヤから離脱させるギヤ抜きを行い、カウンタシャフトとアウトプットシャフトの連結を解消して、内燃機関１１からの動力がこの機械式変速機２１を介してプロペラシャフト２３及び駆動車輪２４に伝達させないように構成される。

また、操作桿２６がＤ位置であることをレンジセンサ２７が検出する場合において、変速制御ＥＣＵ２２は、内燃機関１１の回転速度や車速等の情報を参照して、必要に応じて、クラッチ１６を切断し、その状態でセレクト用エアシリンダ３３及びシフト用エアシリンダ３４を制御し、機械式変速機２１の図示しない結合スリーブを係合していたドリブンギヤから離脱させるギヤ抜きや、その他のスリーブを移動対象とするセレクト動作、及びその他の結合スリーブを軸方向に移動させて隣接するドリブンギヤに係合させるギヤ入れを行って、機械式変速機２１をシフトアップまたはシフトダウンさせるように構成される。この変速制御ＥＣＵ２２にはメモリ２２ａが設けられ、そのメモリ２２ａには、ドライバ要求トルク等の条件に応じた目標変速段が記載された変速マップが記憶される。ここで、ドライバ要求トルクとは、アクセルペダル１３の踏み込みにより開閉するスロットルの開度と車速等から求められるものである。そして、図１に示す符号３３ａ及び３４ａは、それらエアシリンダ３３，３４に圧縮エアを給排するバルブ３３ａ、３４ａである。これにより、その機械式変速機２１を車両１０の走行状態に応じた最適な段位に制御可能に構成される。

一方、内燃機関１１には、この内燃機関１１を始動可能なスタータモータ１１ｂが設けられ、このスタータモータ１１ｂにはエンジンＥＣＵ１２からの制御出力が接続される。そして、そのエンジンＥＣＵ１２には、そのスタータモータ１１ｂを駆動するためのキースイッチ３２が接続される。そして、このエンジンＥＣＵ１２は、内燃機関１１の動力が駆動車輪２４に伝達されない状態にあるときにのみ、キースイッチ３２をスタータ位置に操作した場合にスタータモータ１１ｂを駆動させて、内燃機関１１を始動させることができるように構成される。具体的には、変速機２１のギヤ位置がＮ（ニュートラル）位置、又はクラッチ１６が切断されているときに、運転者がキースイッチ３２をスタータ位置に操作することにより、スタータモータ１１ｂを駆動させるように構成される。

本発明の特徴ある構成は、非常用強制変速スイッチ３６が設けられ、内燃機関１１が停止中であって、かつこの非常用強制変速スイッチ３６が入れられているときに、変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２はクラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れを行わせるところにある。

また、車両１０における運転席前方のパネル３７にはディスプレイ３８が各種メータ３９，４０に隣接して埋設され、変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２の制御出力がそのディスプレイ３８に接続される。そして、変速制御ＥＣＵ２２は、非常用強制変速スイッチ３６が入れられて、内燃機関１１が停止中にクラッチ１６が切断されることなく機械式変速機２１のギヤ入れが行われると、そのディスプレイ３８に「飛び出し注意」なる文言を表示して、非常用強制変速スイッチ３６を入れた運転者に、クラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れが行われたことに関する注意を喚起するように構成される。

そして、エンジンＥＣＵ１２は、内燃機関１１の動力が駆動車輪２４に伝達されない状態にあるときにスタータモータ１１ｂを駆動させるものであるけれども、この非常用強制変速スイッチ３６が入れられると、このエンジンＥＣＵ１２は、変速機２１のギヤ位置がＮ（ニュートラル）位置以外の位置、又はクラッチ１６が切断されていないときであっても、スタータモータ１１ｂを駆動するように構成される。

次に、このように構成された車両の自動変速制御装置の動作を説明する。

この変速制御装置では、各種センサ１４，１５，２７，２８，２９からの情報により、変速制御ＥＣＵ２２が変速させる必要が生じたと判断したとき、機械式変速機２１を変速制御する。その手順は、図２に示すように、変速制御ＥＣＵ２２は、先ずクラッチ１６を切断する（Ｓ０１）。図１に示すように、このクラッチ１６の切断は、クラッチアクチュエータ１９に指令を発してクラッチブースタ１８のロッド１８ａを突出させてフライホイール１６ａ及びクラッチ１６ディスク１６ｂを切り離すことにより行われる。

図２に戻って、非常用強制変速スイッチ３６が入れられていない通常の状態では（Ｓ０２）、クラッチ１６の切断が完了したことをクラッチセンサ２９の検出出力から確認した後（Ｓ０３）、変速制御ＥＣＵ２２は、具体的な変速動作が開始される。即ち、クラッチ１６を切断した状態で、ギヤ抜きを行い（Ｓ０４）、その後、セレクト動作を行った後（Ｓ０５）に、ギヤ入れを行う（Ｓ０６）。そして、ギヤ入れが完了した後に、再びクラッチ１６を接続することにより（Ｓ０７）、変速されて新たにギヤ入れされた段位での走行が可能になる。

一方、このような変速制御では、クラッチ１６の切断が完了した状態で機械式変速機２１における変速動作を行うので、何らかの原因でクラッチ１６が切断不能な状況になると、クラッチ１６の切断は完了しないことになるので、その後の変速動作が行われなくなる。そして、このようにクラッチ１６が切断不能な状況において、例えば、停止してはいけない場所、例えば、踏切内において突然に内燃機関１１が停止してしまった場合には、直ちにその場所から退避する必要がある。

そこで、運転者は、このようにクラッチ１６が切断不能な状況で車両１０が停車してしまった場合には、非常用強制変速スイッチ３６を入れる。そして、操作桿２６がＤレンジ以外であれば、改めてその操作桿２６をＤレンジに位置させる。すると変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２は、クラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れを行わせることになる。

その手順は、図２に示すように、変速制御ＥＣＵ２２は、先ずクラッチ１６の切断制御を実施する（Ｓ０１）けれども、非常用強制変速スイッチ３６が入れられているので（Ｓ０２）、次に内燃機関１１のクランク軸の回転速度がゼロ、即ち、内燃機関１１が停止しているか否かを判断する（Ｓ０８）。そして、内燃機関１１が停止している場合には、クラッチ１６の切断が完了したことを確認（Ｓ０３）することなく、変速制御ＥＣＵ２２は、クラッチが接続された状態であっても、具体的な変速動作を行う（Ｓ０４〜Ｓ０７）。

ここで、内燃機関１１が停止しているので、車速はゼロである。このため、変速制御ＥＣＵ２２は、機械式変速機２１の変速動作により最終的にギヤをロー位置に入れるギヤ入れを行うことになる。これとともに、変速制御ＥＣＵ２２は、運転席前方のパネル３７に設けられたディスプレイ３８に「飛び出し注意」なる文言を表示して、非常用強制変速スイッチ３６を入れた運転者に、クラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れが行われたことに関する注意を喚起する。

このような注意喚起手段をも構成する変速制御ＥＣＵ２２における具体的な制御を図３に示す。図３に示すように、注意喚起手段を構成する変速制御ＥＣＵ２２は、非常用強制変速スイッチ３６が入れられている場合であって（Ｓ１１）、内燃機関１１が停止中に（Ｓ１２）、クラッチ１６を切断すること無く（Ｓ１３）、機械式変速機２１のギヤ入れが行われると（Ｓ１４）、ディスプレイ３８に「飛び出し注意」なる文言を表示して（Ｓ１５）、運転者にその後の注意を喚起する。

そして、運転者はキースイッチ３２を回してスタータ位置に操作すると、エンジンＥＣＵ１２は、非常用強制変速スイッチ３６が入れられているので、スタータモータ１１ｂを作動させる。すると内燃機関１１のクランク軸を回転させるスタータモータ１１ｂの駆動力が、クラッチ１６，機械式変速機２１及びプロペラシャフト２３を介して駆動輪２４に伝達され、その駆動輪２４が回転することにより車両は走行することになる。

このため、本発明では、停止してはいけない場所、例えば、踏切内において突然にクラッチ１６が切断不能な状況で内燃機関１１が停止してしまった場合であっても、非常用強制変速スイッチ３６を入れて変速機２１のギヤをロー位置に入れ、キースイッチ３２を操作してスタータモータ１１ｂを作動させることにより、その停止してはいけない場所から車両を脱出させることができるのである。

ここで、クラッチ１６が接続された状態における機械式変速機２１の変速動作を可能にすると、そのようにクラッチ１６が接続された状態における変速動作が、内燃機関１１が稼働中に行われると、そのギヤ入れが完了した時点で直ちに内燃機関１１の駆動力が駆動車輪２４に伝達され、車両が不意に飛び出して走行をする場合もある。

よって、クラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れを行わせる要件が、内燃機関１１が停止中であることを含むことにより、クラッチ１６が接続された状態における機械式変速機２１の変速動作を内燃機関１１が稼働中は不能とすることができる。すると、内燃機関１１が稼働中にギヤ入れが行われることによる車両の不意な飛び出しを防止することができる。

そして、非常用強制変速スイッチ３６が入れられて内燃機関１１が停止中にクラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れが行われると注意を喚起する注意喚起手段を備えているので、スタータモータ１１ｂを作動させることにより車両が走行することに関する注意を運転者に喚起することができる。そして、この注意喚起は、図３に示すように、非常用強制変速スイッチ３６が切られるか（Ｓ１１）、内燃機関１１が始動するか（Ｓ１２）、クラッチ１６が切断されるか（Ｓ１３）、又は機械式変速機２１がニュートラルになるような変速動作が行われると（Ｓ１４）、その注意喚起は解除されることになる（Ｓ１６）。

また、機械式変速機２１と、その変速を制御する変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２を備えている車両１０であれば、非常用強制変速スイッチ３６を設けて、その変速制御ＥＣＵ２２の制御内容を変更することにより本発明とすることができ、停止してはいけない場所から車両を脱出させるような非常脱出手段が設けられていない従来の車両を、比較的容易かつ安価に本発明の対象となる車両とすることができる。

なお、上述した実施の形態では、非常用強制変速スイッチ３６が入れられているときであって、かつ内燃機関１１が停止中に、変速制御手段である変速制御ＥＣＵ２２はクラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１のギヤ入れを行わせる場合を説明した。けれども、内燃機関１１が稼働中にギヤ入れが行われることによる不具合が生じなければ、クラッチ１６を切断すること無く機械式変速機２１の変速動作を行わせるのに、内燃機関１１が停止中であることは、必ずしも必要としない。

また、上述した実施の形態では、注意喚起手段として、運転席前方のパネル３７に埋設されたディスプレイ３８に「飛び出し注意」なる文言を表示させた。けれども、表示させる文言はこれに限らず「発進注意」等の他の文言であっても良く、運転者の視覚を刺激する警報ランプであっても良い。また、この注意喚起手段は、視覚に限られず、聴覚に訴えるブザーであっても良く、運転者の触覚を刺激するバイブレーター等であっても良い。

１１内燃機関
１１ｂスタータモータ
１６クラッチ
２１機械式変速機
２２変速制御ＥＣＵ（変速制御手段）
３６非常用強制変速スイッチ
３８ディスプレイ（注意喚起手段）

Claims

スタータモータ(11b)により駆動可能な内燃機関(11)にクラッチ(16)を介して機械式変速機(21)が接続され、前記クラッチ(16)を切断した状態で前記機械式変速機(21)の変速動作を行わせる変速制御手段(22)を備えた車両の自動変速制御装置において、
非常用強制変速スイッチ(36)が設けられ、
前記非常用強制変速スイッチ(36)が入れられているときに前記変速制御手段(22)は前記クラッチ(16)を切断すること無く前記機械式変速機(21)のギヤ入れを行わせる
ことを特徴とする車両の自動変速制御装置。
クラッチ(16)を切断すること無く機械式変速機(21)のギヤ入れを行わせる要件として、内燃機関(11)が停止中であることを含む請求項１記載の車両の自動変速制御装置。
非常用強制変速スイッチ(36)が入れられて内燃機関(11)が停止中にクラッチ(16)を切断すること無く機械式変速機(21)のギヤ入れが行われると注意を喚起する注意喚起手段(38)を更に備えた請求項２記載の車両の自動変速制御装置。